本发明涉及固体废物处理领域，特别是涉及一种污泥资源化利用装置及其方法。
背景技术：
随着我国生活污水处理率的逐年提高，城市污水厂产生的污泥量日益增加。据统计，目前我国每年产生3000～4000万吨的市政污泥(含水率80％)。研究表明，城市污泥成分复杂，含重金属、有机物、细菌、病毒等对人体有毒有害物质，如不妥善处置，将对生态环境造成污染并严重威胁人类健康。因此，如何经济、高效、安全的处置污泥是目前我国面临的又一个重要环境问题。目前，国内外常见的污泥处置方法主要有填埋、堆肥、土地利用、焚烧等，从实际应用来看，各技术都存在优点和缺陷。其中，焚烧处置由于具有减量化、无害化程度高，处理速度快，占地面积小等显著优点，目前在国内外越来越受到重视，但其投资运行成本高，存在烟气二次污染等问题，一定程度上制约其推广应用。
此外，近年来我国大气污染形势依然严峻，京津冀、长三角、珠三角地区雾霾天气频发，不仅严重威胁我国人民身体健康，也对我国的国际形象造成负面影响。大量研究表明，nox是造成我国大气污染的主要污染物之一，其主要来源于电厂锅炉、工业锅炉、工业炉窑等固定排放源。目前，针对电厂锅炉烟气治理，我国已建设了完备的脱硝设施，但在工业锅炉或者窑炉烟气脱硝方面除sncr非选择性还原脱硝技术有较广泛应用外，尚缺乏经济、高效的治理技术，且sncr脱硝技术脱硝效率低(约40％)，还原剂nh3为危险化学品较难获得，无法满足nox减排要求。因此急需研发经济、高效的工业锅炉或者窑炉烟气脱硝技术。
针对国内目前污泥资源化处置和工业锅炉或者窑炉烟气脱硝技术缺乏的现状，亟待提出一种污泥资源化利用装置及其方法解决上述两个问题。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的之一是：提供一种污泥资源化利用装置，采用这种装置可以实现污泥的燃料化利用和工业锅炉或者窑炉烟气脱硝，并实现多种污染物的协同控制。
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的之二是：提供一种污泥资源化利用的方法，该方法将污泥的资源化处置和工业锅炉或者窑炉烟气脱硝相结合，在实现污泥清洁燃料化利用的同时，控制和治理工业锅炉或者窑炉烟气nox污染。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种污泥资源化利用装置，包括污泥储存输送单元、热解反应单元、除尘单元、热解气喷射单元、工业锅炉或者工业窑炉、污泥焦收集和投加单元、自动控制单元，自动控制单元控制上述单元工作；
污泥储存输送单元、热解反应单元、除尘单元、热解气喷射单元、工业锅炉或者工业窑炉依次连接，污泥储存输送单元与热解反应单元之间设有输泥管，热解反应单元与除尘单元之间设有第一热解气输送管，工业锅炉或者窑炉与热解反应单元之间设有烟气输送管，热解反应单元还设有污泥焦出口，污泥焦出口连接于污泥焦收集和投加单元，除尘单元与热解气喷射单元之间设有第二热解气输送管，热解气喷射单元设有喷枪，喷枪位于工业锅炉或者工业窑炉的炉膛内部，除尘单元设有粉尘出口，粉尘出口连接于污泥焦收集和投加单元，污泥焦收集和投加单元设有出口，出口连接于工业锅炉或者工业窑炉。
进一步，污泥焦收集和投加单元包括第一皮带输送机、第二皮带输送机和污泥焦储罐，第一皮带输送机和第二皮带输送机依次连接，第二皮带输送机连接于污泥焦储罐的入口，第一皮带输送机设置于热解反应单元的污泥焦出口的下方，第二皮带输送机设置于除尘单元的粉尘出口的下方。
进一步，污泥焦储罐设有出口，出口处设有电动污泥焦投加阀门。
进一步，除尘单元包括依次连接的旋风除尘器和布袋除尘器，旋风除尘器的底部设有第一粉尘出口，布袋除尘器的底部设有第二粉尘出口，第一粉尘出口和第二粉尘出口均设置于第二皮带输送机的上方。
进一步，热解反应单元包括热解反应器、温控装置和引风机，引风机安装于烟气输送管，温控装置控制热解反应器的温度。
进一步，污泥储存输送单元包括污泥储罐和固体颗粒输送泵，固体颗粒输送泵设置于输泥管。
进一步，热解气喷射单元还设有防爆风机，防爆风机设置于第二热解气输送管。
进一步，自动控制单元包括可编程逻辑控制模块和烟气分析模块。
一种污泥资源化利用方法，包括以下步骤，
步骤一、来自工业锅炉或者窑炉的热烟气由烟气输送管导入热解反应单元，与来自污泥储存输送单元的污泥颗粒在热解反应单元中顺流接触，污泥颗粒吸收热量在缺氧条件下热解产生热解气和污泥焦；
步骤二、生成的热解气随烟气流出热解反应单元，经过除尘单元后，作为燃料和气体脱硝剂，由热解气喷射单元送入工业锅炉或者窑炉的炉膛再燃烧区；
步骤三、生成的污泥焦经污泥焦收集和投加单元后，作为燃料和固体脱硝剂，投加进工业锅炉或者窑炉的炉膛燃烧区。
其中，步骤一中热解反应单元的热烟气温度为400-600℃，氧含量为1-10％；热解反应单元的反应温度为400-600℃；污泥颗粒为市政污泥，含水率为10-50％，粒径为0.1-1mm；步骤二中热解气和烟气混合气送入工业锅炉或者窑炉的炉膛燃烧区为再燃烧区，温度为850-1050℃，空气过剩系数0.7-1。
总的说来，本发明具有如下优点：
一种污泥资源化利用装置及方法，根据污泥挥发分、氮元素含量高的特点，以工业锅炉或者窑炉产生的高温烟气为热源和载气，在一定温度下对污泥进行热解，产生热解气和污泥焦，随后将混有热解气的烟气重新导入工业锅炉或者窑炉燃烧区，以热解气为再燃燃料和气体脱硝剂，在实现能源利用的同时去除烟气中nox，产生的污泥焦可作为再燃燃料和固体脱硝剂，用于工业锅炉或者窑炉烟气脱硝，在替代部分燃煤的同时发挥nox去除作用，也可作为吸附剂用于工厂废水处理，
(1)本发明实现了污泥的安全化、资源化利用，避免了现有污泥填埋、焚烧等处置方式的二次污染问题，是一种可行的污泥资源化利用方式；
(2)本发明以污泥热解气和焦为烟气脱硝剂，在实现烟气脱硝的同时，节省了工厂燃煤消耗，同时也节省了氨气、尿素等常规脱硝药剂消耗。同时烟气脱硝效率高，可达50-80％；
(3)本发明在污泥资源化利用的同时协同控制烟气中nox，实现了以废治废和多种污染物协同控制；
(4)本发明应用范围广泛，可应用各种工业锅炉、工业窑炉烟气脱硝治理，特别适合水泥厂工业窑炉的烟气脱硝治理，此外，制得的污泥焦除可应用于大气污染治理外，还可应用于工厂废水处理，是一种经济、高效的吸附剂。
附图说明
图1为本发明一种污泥资源化利用装置及其方法的工艺流程图。
图2为本发明一种污泥资源化利用装置的结构简图。
其中图1、图2中包括有：
1为污泥储存输送单元，2为热解反应单元，3为除尘单元，4为热解气喷射单元，5为污泥焦收集和投加单元，6为自动控制单元，7为工业锅炉或窑炉。
其中，1-1为污泥储罐，1-2为固体颗粒输送泵；2-1为引风机，2-2为热解反应器，2-3为温控装置；3-1为旋风除尘器，3-2为布袋除尘器；4-1为防爆风机，4-2为喷枪；5-1为第二皮带输送机，5-2为污泥焦储罐，5-3为电动污泥焦投加阀门，5-4为第一皮带输送机；6-1为可编程逻辑控制模块，6-2为烟气分析模块。
具体实施方式
下面来对本发明做进一步详细的说明。
一种污泥资源化利用装置，包括污泥储存输送单元1、热解反应单元2、除尘单元3、热解气喷射单元4、工业锅炉7、污泥焦收集和投加单元5、自动控制单元6，自动控制单元6控制上述单元工作。除工业锅炉7外，工业窑炉也适用本申请的装置和方法，在此仅以工业锅炉7作为具体实施例。污泥储存输送单元1、热解反应单元2、除尘单元3、热解气喷射单元4、工业锅炉7依次连接，污泥储存输送单元1与热解反应单元2之间设有输泥管，热解反应单元2与除尘单元3之间设有第一热解气输送管，工业锅炉或者窑炉与热解反应单元2之间设有烟气输送管，热解反应单元2还设有污泥焦出口，污泥焦出口连接于污泥焦收集和投加单元5，除尘单元3与热解气喷射单元4之间设有第二热解气输送管，热解气喷射单元4设有喷枪4-2，喷枪4-2位于工业锅炉7的炉膛内部，除尘单元3设有粉尘出口，粉尘出口连接于污泥焦收集和投加单元5，污泥焦收集和投加单元5设有出口，出口连接于工业锅炉7。污泥焦收集和投加单元5包括第一皮带输送机5-4、第二皮带输送机5-1和污泥焦储罐5-2，第一皮带输送机5-4和第二皮带输送机5-1依次连接，第二皮带输送机5-1连接于污泥焦储罐5-2的入口，第一皮带输送机5-4设置于热解反应单元2的污泥焦出口的下方，第二皮带输送机5-1设置于除尘单元3的粉尘出口的下方。
进一步，污泥焦储罐5-2设有出口，出口处设有电动污泥焦投加阀门5-3。除尘单元3包括依次连接的旋风除尘器3-1和布袋除尘器3-2，除尘单元3用于除去并收集热解气内携带的污泥焦。旋风除尘器3-1的底部设有第一粉尘出口，布袋除尘器3-2的底部设有第二粉尘出口，第一粉尘出口和第二粉尘出口均设置于第二皮带输送机5-1的上方。热解反应单元2包括热解反应器2-2、温控装置2-3和引风机2-1，引风机2-1安装于烟气输送管，温控装置2-3控制热解反应器2-2的温度。污泥储存输送单元1包括污泥储罐1-1和固体颗粒输送泵1-2，固体颗粒输送泵1-2设置于输泥管。热解气喷射单元4还设有防爆风机4-1，防爆风机4-1设置于第二热解气输送管。自动控制单元6包括可编程逻辑控制模块6-1和烟气分析模块6-2。
一种污泥资源化利用方法，包括以下步骤，
(1)来自工业锅炉或者窑炉的热烟气由烟气输送管导入热解反应单元2，与来自污泥储存输送单元1的污泥颗粒在热解反应单元2中顺流接触，污泥颗粒吸收热量在缺氧条件下热解产生热解气和污泥焦；
(2)生成的热解气随烟气流出热解反应单元2，经过除尘单元3后，作为燃料和气体脱硝剂，由热解气喷射单元4送入工业锅炉或者窑炉的炉膛再燃烧区；
(3)生成的污泥焦经污泥焦收集和投加单元5后，作为燃料和固体脱硝剂，投加进工业锅炉或者窑炉的炉膛燃烧区。
其中，步骤(1)中进图热解反应单元2的热烟气温度为400-600℃，氧含量为1-10％；热解反应单元2的反应温度为400-600℃；污泥颗粒为市政污泥，含水率为10-50％，粒径为0.1-1mm；步骤(2)中热解气和烟气混合气送入工业锅炉或者窑炉的炉膛燃烧区为再燃烧区，温度为850-1050℃，空气过剩系数0.7-1。
总的说来，本发明具有如下优点：
一种污泥资源化利用装置及方法，根据污泥挥发分、氮元素含量高的特点，以工业锅炉或者窑炉产生的高温烟气为热源和载气，在一定温度下对污泥进行热解，产生热解气和污泥焦，随后将混有热解气的烟气重新导入工业锅炉或者窑炉燃烧区，以热解气为再燃燃料和气体脱硝剂，在实现能源利用的同时去除烟气中nox，产生的污泥焦可作为再燃燃料和固体脱硝剂，用于工业锅炉或者窑炉烟气脱硝，在替代部分燃煤的同时发挥nox去除作用，也可作为吸附剂用于工厂废水处理，本发明可实现污泥的资源化利用和多种污染物的协同控制，并具有nox去除效率高、工艺设备简单、投资和运行成本低、易控制管理等优点。(1)本发明实现了污泥的安全化、资源化利用，避免了现有污泥填埋、焚烧等处置方式的二次污染问题，是一种可行的污泥资源化利用方式；(2)本发明以污泥热解气和焦为烟气脱硝剂，在实现烟气脱硝的同时，节省了工厂燃煤消耗，同时也节省了氨气、尿素等常规脱硝药剂消耗。同时烟气脱硝效率高，可达50-80％；(3)本发明在污泥资源化利用的同时协同控制烟气中nox，实现了以废治废和多种污染物协同控制；(4)本发明应用范围广泛，可应用各种工业锅炉、工业窑炉烟气脱硝治理，特别适合水泥厂工业窑炉的烟气脱硝治理，此外，制得的污泥焦除可应用于大气污染治理外，还可应用于工厂废水处理，是一种经济、高效的吸附剂。
具体的操作过称为：
来自工业锅炉/窑炉的热烟气由引风机2-1导入污泥热解系统(温度400-600℃)，与来自污泥储罐1-1的污泥颗粒在热解装置中顺流接触，在缺氧条件下污泥发生热解，产生高热值且具有还原性的富含有co、h2、ch4、nh3等的热解气和污泥焦，随后混有热解气的烟气流出热解装置，经除尘后，由防爆风机4-1重新导入工业锅炉/窑炉炉膛再燃烧区(温度850-1050℃)，以热解气为再燃燃料和气体脱硝剂，实现燃料化利用和烟气脱硝；同时，污泥热解生成的污泥焦经皮带输送机收集后置于污泥焦储罐5-2，随后作为再燃燃料和固体脱硝剂，由自动投料装置投加进工业锅炉/窑炉炉膛燃烧区，在替代部分燃煤的同时发挥nox去除作用，也可作为固体吸附剂用于工厂废水处理。
1)启动自动控制单元6电源，自动控制单元6输出指令至热解反应器2-2温控装置2-3，升温至设定温度。随后自动控制单元6输出指令至引风机2-1、电动污泥焦投加阀门5-3、固体颗粒输送泵1-2，开启引风机2-1将热烟气引入热解反应器2-2，同时开启固体颗粒输送泵1-2将污泥输送至热解反应器2-2，两者在反应器中顺流接触，污泥发生热解，生成热解气和污泥焦。
2)自动控制单元6的可编程逻辑控制模块6-1接收到烟气分析模块6-2测量的nox浓度数据，当满足nox去除率低于50％时，自动控制单元6控制发出指令增大固体颗粒输送泵1-2功率，增加污泥进料量，在数据恢复正常时恢复初始值。
3)自动控制单元6输出指令至防爆风机4-1、喷枪4-2，污泥热解气和热烟气的混合气体依次通过旋风除尘器3-1和布袋除尘器3-2，由防爆风机4-1增压输送，经热解气管道输送至喷枪4-2，喷射入炉膛，实现热解气能源利用和烟气脱硝。
4)自动控制单元6输出指令至皮带输送机、电动污泥焦投加阀门5-3，由置于热解反应器2-2、旋风分离器、布袋除尘器3-2底部的皮带输送机收集污泥焦，输送至污泥焦储罐5-2储存，开启电动污泥焦阀门，自动投加污泥焦进炉膛，实现污泥焦能源利用和烟气脱硝。
某印染厂锅炉烟气nox平均浓度为380mg/m3。采用本工艺实现污泥资源化利用和烟气脱硝。
1)启动自动控制单元6电源，自动控制单元6输出指令至热解反应器2-2温控装置2-3，升温至500℃。随后自动控制单元6输出指令至引风机2-1、电动污泥焦投加阀门5-3、固体颗粒输送泵1-2，开启引风机2-1将500℃含氧量为5％的热烟气引入热解反应器2-2，同时开启固体颗粒输送泵1-2将含水率10％粒径为1mm的污泥输送至热解反应器2-2，两者在反应器中顺流接触，污泥发生热解，生成热解气和污泥焦。
2)自动控制单元6的可编程逻辑控制模块6-1接收到烟气分析模块6-2测量的nox浓度数据，当满足nox去除率低于50％时，自动控制单元6控制发出指令增大固体颗粒输送泵1-2功率，增加污泥进料量，在数据恢复正常时恢复初始值。
3)自动控制单元6输出指令至防爆风机4-1、喷枪4-2，污泥热解气和热烟气的混合气体依次通过旋风除尘器3-1和布袋除尘器3-2，由防爆风机4-1增压输送，经第二热解气输送管输送至喷枪4-2，喷射入炉膛温度为850℃、空气过剩系数0.8的再燃烧区，实现热解气能源利用和烟气脱硝。
4)自动控制单元6输出指令至第一皮带输送机5-4、第二皮带输送机5-1、电动污泥焦投加阀门5-3，由置于热解反应器2-2、旋风除尘器3-1、布袋除尘器3-2底部的第一皮带输送机5-4、第二皮带输送机5-1收集污泥焦，输送至污泥焦储罐5-2储存，开启电动污泥焦投加阀门5-3，自动投加污泥焦进炉膛温度为850℃、空气过剩系数0.8的再燃烧区，实现污泥焦能源利用和烟气脱硝。
烟气净化后，nox平均排放浓度为95mg/m3，脱硝率达到75％，烟气净化后nox达标排放。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。